JPS62128992A - 電気光学素子用薄膜の製造方法 - Google Patents
電気光学素子用薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS62128992A JPS62128992A JP60267423A JP26742385A JPS62128992A JP S62128992 A JPS62128992 A JP S62128992A JP 60267423 A JP60267423 A JP 60267423A JP 26742385 A JP26742385 A JP 26742385A JP S62128992 A JPS62128992 A JP S62128992A
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- Japan
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- thin film
- plzt
- perovskite structure
- substrate
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- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明はランタン(La)を添加したチタン酸ジルコン
酸鉛((P b、L a)(T i 、Z r)Os以
下PLZTという。〕の薄膜からなる電気光学素子用薄
膜の製造方法に係り、特に低い基板温度あるいは熱処理
温度で前記PLZTの薄膜にペロブスカイト構造を付与
して強誘電特性を得る電気光学素子用薄膜の製造方法に
関する。
酸鉛((P b、L a)(T i 、Z r)Os以
下PLZTという。〕の薄膜からなる電気光学素子用薄
膜の製造方法に係り、特に低い基板温度あるいは熱処理
温度で前記PLZTの薄膜にペロブスカイト構造を付与
して強誘電特性を得る電気光学素子用薄膜の製造方法に
関する。
PLZTは透明なセラミックスであり、この製造に際し
て従来、チタン酸ジルコン酸鉛にLaを添加して結晶の
異方性を無くし、さらにこれをホットプレス法で緻密化
することにより得られた。
て従来、チタン酸ジルコン酸鉛にLaを添加して結晶の
異方性を無くし、さらにこれをホットプレス法で緻密化
することにより得られた。
このPLZTセラミックスは強誘電性、圧電性を有し、
また光学的に透明であるため電気光学効果、フォトクロ
ミンク効果等を保有し、さらにセラミックスMi織特存
の電場による散乱効果を有するなど、従来の単結晶電気
光学材料ではみられなかった独特の機能を持っている。
また光学的に透明であるため電気光学効果、フォトクロ
ミンク効果等を保有し、さらにセラミックスMi織特存
の電場による散乱効果を有するなど、従来の単結晶電気
光学材料ではみられなかった独特の機能を持っている。
これらの機能を応用したデバイスとして光表示素子、光
記憶素子、光変調素子、光シャンターなどが提案されて
きた。
記憶素子、光変調素子、光シャンターなどが提案されて
きた。
しかし、このPLZTセラミックスは前述のとおりホッ
トプレス法によって作られるため、量産性に乏しく高価
格であり、さらには大面積化が難しく、任意の形状をつ
くりにくい等の理由によりご(限られた分野でのみ使用
されているに過ぎない。
トプレス法によって作られるため、量産性に乏しく高価
格であり、さらには大面積化が難しく、任意の形状をつ
くりにくい等の理由によりご(限られた分野でのみ使用
されているに過ぎない。
このような欠点を克服するために近年、PLZTの薄膜
化が研究されるようになってきた。薄膜の形成方法はい
くつか提案されているが、PLZTのような多成分酸化
物ではスパッタリングによる方法が高品質の膜が得られ
るため最もよく利用されている。
化が研究されるようになってきた。薄膜の形成方法はい
くつか提案されているが、PLZTのような多成分酸化
物ではスパッタリングによる方法が高品質の膜が得られ
るため最もよく利用されている。
スパッタリングによる方法では、一般に急冷に近い状態
で基板上に膜が形成されるため、この膜は通常非晶質の
膜である。ところで、PLZTでは前述の強誘電性など
の特性が現れるのはペロブスカイト構造の結晶構造にな
ったときであるので、通常、基板温度を高温にして製膜
する方法がとられている。基板温度が300℃以上では
結晶化した膜が得られるが、強誘電性を示さないパイロ
クロア構造となっているのが普通であり、基板として石
英を用いるときには強誘電性を示すペロブスカイト構造
の膜は基板温度が600℃以上でなければ得られない。
で基板上に膜が形成されるため、この膜は通常非晶質の
膜である。ところで、PLZTでは前述の強誘電性など
の特性が現れるのはペロブスカイト構造の結晶構造にな
ったときであるので、通常、基板温度を高温にして製膜
する方法がとられている。基板温度が300℃以上では
結晶化した膜が得られるが、強誘電性を示さないパイロ
クロア構造となっているのが普通であり、基板として石
英を用いるときには強誘電性を示すペロブスカイト構造
の膜は基板温度が600℃以上でなければ得られない。
基板としてSrTiO3単結晶、pL仮などを使うと基
板温度が500℃程度でペロブスカイト構造のPLZT
膜が得られるという報告もあるが、この場合、基板が高
価となり、あるいは基板が透明でないため導波路型の光
変調素子などへの利用が限られてしまうという欠点が生
じる。
板温度が500℃程度でペロブスカイト構造のPLZT
膜が得られるという報告もあるが、この場合、基板が高
価となり、あるいは基板が透明でないため導波路型の光
変調素子などへの利用が限られてしまうという欠点が生
じる。
また、300°C程度の低い基板温度で作られた膜をペ
ロブスカイト構造に変えるため700℃以上の温度で熱
処理することも試みられている。この方法では満足でき
る結晶構造が得られても、pbがPLZT膜から蒸発し
てしまい、このため組成がくずれ、所望の特性が得られ
なくなり、また、熱処理温度が高いためpbが石英基板
に拡散し、失透しやすくなり、このため高品質の石英ガ
ラスを使用しなければならない等の欠点がある。
ロブスカイト構造に変えるため700℃以上の温度で熱
処理することも試みられている。この方法では満足でき
る結晶構造が得られても、pbがPLZT膜から蒸発し
てしまい、このため組成がくずれ、所望の特性が得られ
なくなり、また、熱処理温度が高いためpbが石英基板
に拡散し、失透しやすくなり、このため高品質の石英ガ
ラスを使用しなければならない等の欠点がある。
本発明の目的はスパッタリング法によりPLZT膜を製
造する際に、5rTiOz単結晶、p【板などの高価な
基板を使用しなくても低い基板温度あるいは熱処理温度
で前記PLZT膜にペロブスカイト構造を付与して強誘
電特性を得る、前述の公知技術に存する欠点を改良した
電気光学素子用7i、膜の製造方法を提供することにあ
る。
造する際に、5rTiOz単結晶、p【板などの高価な
基板を使用しなくても低い基板温度あるいは熱処理温度
で前記PLZT膜にペロブスカイト構造を付与して強誘
電特性を得る、前述の公知技術に存する欠点を改良した
電気光学素子用7i、膜の製造方法を提供することにあ
る。
(発明の要点)
前述の目的を達成するため、本発明によれば、耐熱性基
板上にスパッタリング法によりランタン(La)の添加
されたチタン酸ジルコン酸鉛〔(Pb、La)(Ti、
Zr)O3〕膜(PLZT膜)を形成するとともに前記
基板温度を加熱し、あるいは前記PLZT膜を熱処理し
て前記PLZT膜にペロブスカイト構造を付与する電気
光学素子用薄膜の製造方法において、前記基板上に鉛(
Pb)を含有しないペロブスカイト構造を有する酸化物
からなる薄膜をあらかじめ形成しておき、この薄膜上に
前記PLZT膜を形成して低い基板温度あるいは熱処理
温度で前記PLZT膜にペロブスカイト構造付与するこ
とを特徴とする。
板上にスパッタリング法によりランタン(La)の添加
されたチタン酸ジルコン酸鉛〔(Pb、La)(Ti、
Zr)O3〕膜(PLZT膜)を形成するとともに前記
基板温度を加熱し、あるいは前記PLZT膜を熱処理し
て前記PLZT膜にペロブスカイト構造を付与する電気
光学素子用薄膜の製造方法において、前記基板上に鉛(
Pb)を含有しないペロブスカイト構造を有する酸化物
からなる薄膜をあらかじめ形成しておき、この薄膜上に
前記PLZT膜を形成して低い基板温度あるいは熱処理
温度で前記PLZT膜にペロブスカイト構造付与するこ
とを特徴とする。
前述のpbを含有しないペロブスカイト構造を有する酸
化物は立方晶あるいは正方晶の酸化物であって、具体的
にはチタン酸ストロンチウム(SrT i O3)、ジ
ルコン酸ストロンチウム(S r Z rOl)、ハフ
ニウム酸ストロンチウム(S r Hr 03)−錫酸
ストロンチウム(SrSnOt)、鉄Mストロンチウム
(SrFeO3〕、チタン酸バリウム(BaTjCh)
、ジルコン酸バリウム(BaZrOl)、ハフニウム酸
バリウム(B a Hf O3〕、t!酸バリウム(B
aSnO3〕、セリウム酸バリウム(BaCeOi)、
テルル酸バリウム(B a T h O3〕、チタン酸
カルシウム(Ca T t O3〕等が挙げられる。
化物は立方晶あるいは正方晶の酸化物であって、具体的
にはチタン酸ストロンチウム(SrT i O3)、ジ
ルコン酸ストロンチウム(S r Z rOl)、ハフ
ニウム酸ストロンチウム(S r Hr 03)−錫酸
ストロンチウム(SrSnOt)、鉄Mストロンチウム
(SrFeO3〕、チタン酸バリウム(BaTjCh)
、ジルコン酸バリウム(BaZrOl)、ハフニウム酸
バリウム(B a Hf O3〕、t!酸バリウム(B
aSnO3〕、セリウム酸バリウム(BaCeOi)、
テルル酸バリウム(B a T h O3〕、チタン酸
カルシウム(Ca T t O3〕等が挙げられる。
これら酸化物の薄膜の膜厚は本発明では0.1μm以上
である。さらに本発明に用いられる耐熱性基板は透光性
基板であり、例えば鏡面研磨した石英ガラス基板である
。
である。さらに本発明に用いられる耐熱性基板は透光性
基板であり、例えば鏡面研磨した石英ガラス基板である
。
以下、本発明を実施例により具体的に詳述する。
叉崖■上
鏡面研摩した石英ガラス基板上にスパッタリング法によ
り5rTiO,焼結体をターゲットとして5rTiOz
膜を作製した。実験に用いたスパッタ装置はマグネトロ
ン型の高周波スパッタで製膜条件は電力約4W/−1使
用ガスAr:O□−9:1の混合ガス、ガス圧0.01
Torr 、基板温度300℃である。1時間のスパ
ッタにより膜厚0.5μmの5rTiOs膜を作製した
。次いでこの膜を600乃至800℃の温度で3時間熱
処理した。X線回折によりこのS r T I Ox膜
はペロブスカイト構造になっていることを確認した。前
記熱処理によって石英ガラス基板が失透することはなか
った。
り5rTiO,焼結体をターゲットとして5rTiOz
膜を作製した。実験に用いたスパッタ装置はマグネトロ
ン型の高周波スパッタで製膜条件は電力約4W/−1使
用ガスAr:O□−9:1の混合ガス、ガス圧0.01
Torr 、基板温度300℃である。1時間のスパ
ッタにより膜厚0.5μmの5rTiOs膜を作製した
。次いでこの膜を600乃至800℃の温度で3時間熱
処理した。X線回折によりこのS r T I Ox膜
はペロブスカイト構造になっていることを確認した。前
記熱処理によって石英ガラス基板が失透することはなか
った。
次いで、前述のようにして熱処理を施した5rTie、
膜上に、PLZT焼結体をターゲットとしてスバフタ膜
を作製した。製膜条件は前記5rTi0薄膜の作製条件
と同じである。得られた膜の結晶構造は非晶質であった
。得られた膜の断面図を第1図に示す。第1図において
、1はPLZT膜であり、2はS r T i 0薄膜
であり、3は石英ガラス基板である。
膜上に、PLZT焼結体をターゲットとしてスバフタ膜
を作製した。製膜条件は前記5rTi0薄膜の作製条件
と同じである。得られた膜の結晶構造は非晶質であった
。得られた膜の断面図を第1図に示す。第1図において
、1はPLZT膜であり、2はS r T i 0薄膜
であり、3は石英ガラス基板である。
さらに前述第1図における石英ガラス基板3の温度を変
化させ、この基板3の温度が何度のときにペロブスカイ
ト構造のPLZTIIQが得られるかについて検討した
。第2図は基板3の温度を300乃至700℃の範囲で
50℃おきに変化させたときに得られたPL、ZT膜1
の結晶構造を示したグラフであり、グラフaは本発明方
法にかかるもの、グラフbは石英ガラス基板上に直接P
LZT膜を作製した比較のための従来方法にかかるもの
である。
化させ、この基板3の温度が何度のときにペロブスカイ
ト構造のPLZTIIQが得られるかについて検討した
。第2図は基板3の温度を300乃至700℃の範囲で
50℃おきに変化させたときに得られたPL、ZT膜1
の結晶構造を示したグラフであり、グラフaは本発明方
法にかかるもの、グラフbは石英ガラス基板上に直接P
LZT膜を作製した比較のための従来方法にかかるもの
である。
第2図から従来方法すでは基板温度が600℃以上にな
らなければペロブスカイト構造にならないが、本発明方
法では従来方法のものよりも100℃低い500’cの
温度でもペロブスカイト構造が得られることがわかる。
らなければペロブスカイト構造にならないが、本発明方
法では従来方法のものよりも100℃低い500’cの
温度でもペロブスカイト構造が得られることがわかる。
スm
実施例1と同様にして3rTiCh膜上にP LZT膜
を作製した。(第1図)。基板温度は300℃とした。
を作製した。(第1図)。基板温度は300℃とした。
この膜を用いて熱処理温度と結晶構造の関係を検討した
。熱処理温度を400℃乃至800℃の範囲で50℃お
きに変化し、各々の条件で得られたPLZT膜をX線回
折で結晶構造の同定を行った。熱処理時間は3時間であ
る。このとき、いずれの温度でも石英ガラス基板3がp
bにより失透することはなかった。これは石英ガラス基
板3とPLZT膜1の間に熱的に安定な5rTiCh膜
2が介在するためと推定される。第3図は熱処理温度と
得られた膜の結晶構造の関係を表わしたグラフであって
、aは本発明方法にかかるもの、bは従来方法によるも
の示す。第3図から明らかなように、本発明方法aでは
従来方法すに比べてペロブスカイト構造になる熱処理温
度が100℃低い。
。熱処理温度を400℃乃至800℃の範囲で50℃お
きに変化し、各々の条件で得られたPLZT膜をX線回
折で結晶構造の同定を行った。熱処理時間は3時間であ
る。このとき、いずれの温度でも石英ガラス基板3がp
bにより失透することはなかった。これは石英ガラス基
板3とPLZT膜1の間に熱的に安定な5rTiCh膜
2が介在するためと推定される。第3図は熱処理温度と
得られた膜の結晶構造の関係を表わしたグラフであって
、aは本発明方法にかかるもの、bは従来方法によるも
の示す。第3図から明らかなように、本発明方法aでは
従来方法すに比べてペロブスカイト構造になる熱処理温
度が100℃低い。
なお、前述の実施例1および2において、夕一ゲットと
して焼結体を用いたが、5rTiO,、PLZTのいず
れも粉末をターゲットとして用いてもなんら差し支えな
い。
して焼結体を用いたが、5rTiO,、PLZTのいず
れも粉末をターゲットとして用いてもなんら差し支えな
い。
また、5rTiO,ターゲットの代わりに、Tioz、
sroを用いた二元スバンタ法により製膜してもよく、
あるいはTi、Srの金属ターゲットを用いた反応性ス
パツドにより製膜してもかまわない。
sroを用いた二元スバンタ法により製膜してもよく、
あるいはTi、Srの金属ターゲットを用いた反応性ス
パツドにより製膜してもかまわない。
さらに、本発明ではS r T i Ox膜はスパッタ
リングによらずに例えばCVD法などによって作製して
も本発明効果を奏し得ることは容易に推定される。
リングによらずに例えばCVD法などによって作製して
も本発明効果を奏し得ることは容易に推定される。
ス屓111
実施例1および2で用いた3rTjOxの代わりに5r
ZrOx 、5rHfO= 、5rSnO3SrFeO
z 、BaTiO3、BaZr01 、BaHf0.
、Ba5nO,、BaCeO3、BaTh01、および
Ca T i O3をそれぞれ用いた。この場合、いず
れもSrTi0mと同様な効果が認められた。
ZrOx 、5rHfO= 、5rSnO3SrFeO
z 、BaTiO3、BaZr01 、BaHf0.
、Ba5nO,、BaCeO3、BaTh01、および
Ca T i O3をそれぞれ用いた。この場合、いず
れもSrTi0mと同様な効果が認められた。
以上のとおり、本発明によれば、耐熱性基板上にPbを
含存しないペロブスカイト型酸化物からなる薄膜をあら
かじめ形成しておき、この膜上にPLZT膜をスパッタ
リングにより形成すると、従来方法に比べ低い基板温度
あるいは熱処理温度でペロブスカイト構造の膜が得られ
る。これにより安価な基板を用いても失透が起こらず、
また組成のずれが少ないため所望の特性、すなわち強誘
電特性を有する薄膜を作製することができる。
含存しないペロブスカイト型酸化物からなる薄膜をあら
かじめ形成しておき、この膜上にPLZT膜をスパッタ
リングにより形成すると、従来方法に比べ低い基板温度
あるいは熱処理温度でペロブスカイト構造の膜が得られ
る。これにより安価な基板を用いても失透が起こらず、
また組成のずれが少ないため所望の特性、すなわち強誘
電特性を有する薄膜を作製することができる。
第1図は本発明にかかる薄膜の構成を示した断面図であ
り、第2図は基板温度とPLZT膜の結晶構造の関係を
示したグラフであり、第3図は熱処理温度とPLZT膜
の結晶構造の関係を示したクラブである。 1−−PLZT膜、2=SrTiO,膜、3・・石英ガ
ラス基板。 喜1目 箋29 暮版差農(oC) 箋3目 α 熱処理筋力4(’c)
り、第2図は基板温度とPLZT膜の結晶構造の関係を
示したグラフであり、第3図は熱処理温度とPLZT膜
の結晶構造の関係を示したクラブである。 1−−PLZT膜、2=SrTiO,膜、3・・石英ガ
ラス基板。 喜1目 箋29 暮版差農(oC) 箋3目 α 熱処理筋力4(’c)
Claims (5)
- (1)耐熱性基板上に、スパッタリング法によりランタ
ン(La)の添加されたチタン酸ジルコン酸鉛〔(Pb
、La)(Ti、Zr)O_3〕膜(PLZT膜)を形
成するとともに前記基板温度を加熱し、あるいは前記P
LZT膜を熱処理して前記PLZT膜にペロブスカイト
構造を付与する電気光学素子用薄膜の製造方法において
、前記基板上に鉛(Pb)を含有しないペロブスカイト
構造を有する酸化物からなる薄膜をあらかじめ形成して
おき、この薄膜上に前記PLZT膜を形成して低い基板
温度あるいは熱処理温度で前記PLZT膜にペロブスカ
イト構造を付与することを特徴とする電気光学素子用薄
膜の製造方法。 - (2)特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前
記Pbを含有しないペロブスカイト構造を有する酸化物
が立方晶あるいは正方晶のペロブスカイト型酸化物であ
ることを特徴とする電気光学素子用薄膜の製造方法。 - (3)特許請求の範囲第1項または第2項に記載の方法
において、前記Pbを含有しないペロブスカイト構造を
有する酸化物がチタン酸ストロンチウム(SrTiO_
3)、ジルコン酸ストロンチウム(SrZrO_3)、
ハフニウム酸ストロンチウム(SrHfO_3)、錫酸
ストロンチウム(SrSnO_3)、鉄酸ストロンチウ
ム(SrFeO_3)、チタン酸バリウム(BaTiO
_3)、ジルコン酸バリウム(BaZrO_3)、ハフ
ニウム酸バリウム(BaHfO_3)、錫酸バリウム(
BaSnO、)、セリウム酸バリウム(BaCeO_3
)、テル酸バリウム(BaThO_3)、およびチタン
酸カルシウム(CaTiO_3)の群から選択された酸
化物であることを特徴とする電気光学素子用薄膜の製造
方法。 - (4)特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前
記Pbを含有しないペロブスカイト構造を有する酸化物
の薄膜の膜厚が0.1μm以上であることを特徴とする
電気光学的素子用薄膜の製造方法。 - (5)特許請求の範囲第1項に記載の方法において、前
記耐熱性基板が透光性基板であることを特徴とする電気
光学素子用薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60267423A JPS62128992A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 電気光学素子用薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60267423A JPS62128992A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 電気光学素子用薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62128992A true JPS62128992A (ja) | 1987-06-11 |
| JPH0472795B2 JPH0472795B2 (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=17444638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60267423A Granted JPS62128992A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 電気光学素子用薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62128992A (ja) |
-
1985
- 1985-11-29 JP JP60267423A patent/JPS62128992A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0472795B2 (ja) | 1992-11-19 |
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